نسخة 07:07، 27 أكتوبر 2018

تكوين الروابط الببتيدية هي عملية تتضمن الربط بين الأحماض الأمينية، وكذلك كالوظيفة الأولية للإنزيم الريبوسي، الذي يشكل الروابط الببتيدية ما بين الأحماض الأمينية المتجاورة، باستخدامه "الحمض النووي الريبوزي النقال (tRNAs) ، خلال عملية النسخ للتكوين الحيوي للبروتين .

إن الركائز التي يعتمد عليها تفاعل تكوين الروابط الببتيدية تقوم على جزأين من "الحمض النووي الريبوزي" ، إحداهما يتصل بالسلسلة الببتيدية التي تنمو ، والآخر يتصل بالحمض الأميني المراد إضافته إلى السلسلة .

وتتصل "السلسلة الببتيدية" والأحماض الأمينية "بالحمض النووي الريبوزي النقال" الخاص بها عن طريق (Ester Bond) ترتبط بذرة أوكسجين في نهايات (CCA-3) "للحمض النووي الريبوزي النقال"^[1].

أهمية تكوين الروابط الببتيدية

تكوين "الروابط الببتيدية" مهمة في التكوين الحيوي للبروتين، وهو مركب عضوي معقّد التركيب ذو وزن جزيئي عالٍ ويتكون من أحماض أمينية مرتبطة مع بعضها بوساطة "رابطة ببتيدية" ^[2]، البروتين ضروري في تركيب ووظيفة كلّ الخلايا الحية وحتى الفيروسات ، فهو يشكل الإنزيمات ، ويقوم بأدوار أخرى هيكلية أو ميكانيكية ، مثل تشكيل الدعامات والمفاصل ضمن الهيكل الخلوي . وتؤدي البروتينات مهام حيوية أخرى فهي عضو مهم في الاستجابة المناعية وفي تخزين الجزيئات الحيوية ونقلها ، كما تشكل مصدرا للأحماض الأمينية بالنسبة للكائنات التي لا تستطيع تشكيل هذه الأحماض الأمينية بنفسها .

بنية البروتين

يتركب البروتين من عدد من الأحماض الأمينية (مواد تحتوي على مجموعة "كربوكسيل حمضية" –(COOH ) ومجموعة "أمين قاعدية" – (NH2) ؛ لذا فإن لها تأثير متعادل) ، ترتبط تلك الأحماض مع بعضها بروابط كيميائية تعرف "بالروابط الببتيدية"، ثم تتشكل من هذا الشكل الأولي إلى أشكال ثانوية وثالثة ورابعة طبقا لروابط أخرى - هيدروجينية وأيونية - تحافظ على شكل البروتين ،إما أن يكون كرويًا(globular ) أو خيطيًا (fibrous) .

يتألف البروتين من سلسلة ببتيدية مؤلفة من ترابط أحماض أمينية تلتف فيما بعد لتشكل بنية ثلاثية الأبعاد فريدة، (يتميز كل بروتين ببنية مختلفة عن البروتينات الأخرى، تدعى هذه البنية بالحالة الأصلية للبروتين وتتحدد حسب ترتيب الأحماض الأمينية في عملية الترابط التي تشكل السلاسل البروتينية) .

تصنيف بنية البروتين

بنية أولية: تحددها تسلسل الأحماض الأمينية.
بنية ثانوية: تتألف من بنى ثانوية تتشكل من التفاف "السلاسل الببتيدية" على بعضها بشكل حلزونات ألفا وصفائح بيتا.
بنية ثالثة: وهي ما يحدد شكل البروتين النهائي، تتألف من اجتماع البنى الثانوية للبروتين (لوالب ألفا وصفائح بيتا)، بوساطة قوى فيزيائية غير تكافئية لتعطي الشكل النهائي للبروتين.
بنية رابعة: يستخدم عادة هذا المصطلح للدلالة على البنية التي تكونها اتحاد "سلسلتين ببتيديتين" أو أكثر في ما يسمى الوحدة البروتينية، مثال: الهيموجلوبين.

آلية التنظيم البروتيني

يمكن للبروتينات أن ترتبط بها جزيئات كيماوية متنوعة وشوارد معدنية ضمن تجويفات خاصة في بنيتها تدعى : مواقع الارتباط (Binding sites)، ومع ذلك تتميز البروتينات باصطفائية كيميائية عالية تجاه المركبات التي ترتبط بها. تدعى المركبات التي ترتبط بالبروتينات " المركبات الربيطة " (ligand) ، أما شدة الارتباط لجين البروتين فهي إحدى خصائص موقع الارتباط وتدعى الألفة (affinity) .

يمكن أن يتم التحكم بالعمليات الحيوية عن طريق التحكم بفعالية هذه البروتينات. ويمكن لهذا التنظيم لكل البروتينات أن يتم عن طريق شكل البروتينات أو تركيزها :

تحوير تفارغي Allosteric modulation

تحوير تساهمي Covalent modulation

الخطوات الكيميائية في تصنيع البروتين

ينشط كل حمض أميني بعملية كيميائية يتحد فيها (ATP)مع حمض أميني لتكوين معقد أحادي فوسفات الأدينوزين (AMP) مع الحمض الأميني مولداً رابطتين فوسفاتيتين عاليتي الطاقة بهذه العملية .
يتحد الحمض الأميني المنشط و الذي يملك طاقة مفرطة مع الـ( RNA) الناقل النوعي الخاص به ليولد معقد حمض أميني ناقل( acid-tRNA complex) ، و يحرر في الوقت نفسه "أحادي فوسفات الأدينوزين " .
يتلامس الـ (RNA) الناقل الذي يحمل الحمض الأميني المعقد مع جزيء الـ( RNA) الرسول في الريبوسوم حيث تلتصق مقابلة رمز الـ (RNA) الناقل مؤقتاً مع الرمز النوعي في الـ( RNA) الرسول، وبهذا تتراص الأحماض الأمينية في نسق مناسب لتكون جزيء البروتين . ثم تتكون بتأثير " إنزيم ترانزفيراز الببتديل" - و هو أحد البروتينات الموجودة في الريبوسوم - روابط ببتيدية بين الأحماض الأمينية المتعاقبة و تضاف باستمرار لسلسلة البروتين. و تحتاج هذه الحوادث الكيميائية إلى طاقة من "رابطتين فوسفاتيتين إضافيتين" عاليتي الطاقة لتوليد أربعة روابط عالية الطاقة تستعمل لكل حمض أميني أضاف إلى سلسلة البروتين. و يتضح من ذلك أن عملية تصنيع البروتين هي إحدى أكبر عمليات استهلاك الطاقة في الخلية ^[3] .

الارتباط الببتيدي

تتحد الأحماض الأمينية المتعاقبة في سلسلة البروتين بعضها مع بعض حسب تفاعل نموذجي حيث يزال جذر "الهيدروكسيل" من جزء (COOH (لأحد الأحماض الأمينية في هذه العملية الكيميائية ، بينما يزال هيدروجين واحد من جزيء( NH2) للحمض الأميني الآخر. و يتحد هذان الجذران ليكونا ماء ، و يتحد الموقعان المتروكان على الحمضين الأمينيين فيولدا جزيئاً واحداً، وتسمى هذه العملية باسم "الارتباط الببتيدي" Peptide Linkage. ^[4]

ما المركبات الرئيسية التي تسهم في تركيب البروتين؟

حمض الدنا DNA، حمض نووي الريبوزي RNA، المرسال رنا mRNA، الناقل-حمض نووي ريبوزي tRNA

أمثلة على البروتينات

ألبيومين ( بروتين بياض البيض ) .
غلبوبيولين –(كريين- في الدم واللبن ) .
أنسولين (هرمون ينظم سكر الدم) .

^ Walsh، Edward J. (1997-02). "Biochemistry (Garrett, Reginald H.; Grisham, Charles M.)". Journal of Chemical Education. ج. 74 ع. 2: 189. DOI:10.1021/ed074p189.2. ISSN:0021-9584. {{استشهاد بدورية محكمة}}: تحقق من التاريخ في: |date= (مساعدة)
^ Mayhew، Terry M.؛ Lucocq، John M. (14 يونيو 2008). "Developments in cell biology for quantitative immunoelectron microscopy based on thin sections: a review". Histochemistry and Cell Biology. ج. 130 ع. 2: 299–313. DOI:10.1007/s00418-008-0451-6. ISSN:0948-6143.
^ Bruce,، Alberts, (2002). Molecular biology of the cell (ط. 4th ed). New York: Garland Science. ISBN:0815332181. OCLC:48122761. {{استشهاد بكتاب}}: |طبعة= يحتوي على نص زائد (مساعدة)صيانة الاستشهاد: أسماء متعددة: قائمة المؤلفين (link) صيانة الاستشهاد: علامات ترقيم زائدة (link)
^ Kafri، Moshe؛ Metzl-Raz، Eyal؛ Jona، Ghil؛ Barkai، Naama (2016-01). "The Cost of Protein Production". Cell Reports. ج. 14 ع. 1: 22–31. DOI:10.1016/j.celrep.2015.12.015. ISSN:2211-1247. PMID:26725116. {{استشهاد بدورية محكمة}}: تحقق من التاريخ في: |date= (مساعدة) والوسيط غير المعروف |PMCID= تم تجاهله يقترح استخدام |pmc= (مساعدة)

[1] Walsh، Edward J. (1997-02). "Biochemistry (Garrett, Reginald H.; Grisham, Charles M.)". Journal of Chemical Education. ج. 74 ع. 2: 189. DOI:10.1021/ed074p189.2. ISSN:0021-9584. {{استشهاد بدورية محكمة}}: تحقق من التاريخ في: |date= (مساعدة)

[2] Mayhew، Terry M.؛ Lucocq، John M. (14 يونيو 2008). "Developments in cell biology for quantitative immunoelectron microscopy based on thin sections: a review". Histochemistry and Cell Biology. ج. 130 ع. 2: 299–313. DOI:10.1007/s00418-008-0451-6. ISSN:0948-6143.

[3] Bruce,، Alberts, (2002). Molecular biology of the cell (ط. 4th ed). New York: Garland Science. ISBN:0815332181. OCLC:48122761. {{استشهاد بكتاب}}: |طبعة= يحتوي على نص زائد (مساعدة)صيانة الاستشهاد: أسماء متعددة: قائمة المؤلفين (link) صيانة الاستشهاد: علامات ترقيم زائدة (link)

[4] Kafri، Moshe؛ Metzl-Raz، Eyal؛ Jona، Ghil؛ Barkai، Naama (2016-01). "The Cost of Protein Production". Cell Reports. ج. 14 ع. 1: 22–31. DOI:10.1016/j.celrep.2015.12.015. ISSN:2211-1247. PMID:26725116. {{استشهاد بدورية محكمة}}: تحقق من التاريخ في: |date= (مساعدة) والوسيط غير المعروف |PMCID= تم تجاهله يقترح استخدام |pmc= (مساعدة)

[1]

[2]

[3]

[4]